1. CeO2 Nanomaterials from Diesel Engine Exhaust Induce DNA Damage and Oxidative Stress in Human and Rat Sperm In Vitro
- Author
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Jeanne Perrin, Stéphane Robert, Noémie Resseguier, Jérôme Rose, Virginie Tassistro, Mélanie Auffan, Martina Cotena, Institut méditerranéen de biodiversité et d'écologie marine et continentale (IMBE), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de recherche pour le développement [IRD] : UMR237-Aix Marseille Université (AMU)-Avignon Université (AU), Centre européen de recherche et d'enseignement des géosciences de l'environnement (CEREGE), Aix Marseille Université (AMU)-Collège de France (CdF (institution))-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS), Duke University [Durham], Centre recherche en CardioVasculaire et Nutrition = Center for CardioVascular and Nutrition research (C2VN), Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Aix Marseille Université (AMU), Hôpital de la Timone [CHU - APHM] (TIMONE), Hôpital de la Conception [CHU - APHM] (LA CONCEPTION), ANR-11-IDEX-0007-02/10-LABX-0064,Imust,Institut for Multiscale Science and Technology : from Fundamental Physics and Chemistry to Engineering in New Material and Processes and Ecotechnologies(2011), ANR-11-IDEX-0001-02/11-IDEX-0001,AMIDEX,AMIDEX(2011), Avignon Université (AU)-Aix Marseille Université (AMU)-Institut de recherche pour le développement [IRD] : UMR237-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Aix Marseille Université (AMU)-Collège de France (CdF (institution))-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), Department of Civil and Environmental Engineering [Durham] (CEE), Plateforme AMUTICYT [Marseille], Aix Marseille Université (AMU)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Aix Marseille Université (AMU)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), AMIDEXH2020UNIV-AMUCNRsECCOREV n° 3098, ANR-11-IDEX-0001,Amidex,INITIATIVE D'EXCELLENCE AIX MARSEILLE UNIVERSITE(2011), ANR-11-IDEX-0007,Avenir L.S.E.,PROJET AVENIR LYON SAINT-ETIENNE(2011), European Project: 713750,H2020,H2020-MSCA-COFUND-2015,DOC2AMU(2016), Aix Marseille Université (AMU)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), ANR: 11-IDEX-0001,AMIDEX,INITIATIVE D'EXCELLENCE AIX MARSEILLE UNIVERSITE(2011), and Aix Marseille Université (AMU)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Collège de France (CdF (institution))-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)
- Subjects
reproductive toxicity ,DNA damage ,NMs life cycle ,General Chemical Engineering ,media_common.quotation_subject ,010501 environmental sciences ,Diesel engine ,medicine.disease_cause ,01 natural sciences ,Article ,lcsh:Chemistry ,03 medical and health sciences ,Diesel fuel ,medicine ,General Materials Science ,Internalization ,030304 developmental biology ,0105 earth and related environmental sciences ,media_common ,[SDV.EE.SANT]Life Sciences [q-bio]/Ecology, environment/Health ,0303 health sciences ,Chemistry ,Sperm ,In vitro ,3. Good health ,lcsh:QD1-999 ,13. Climate action ,Oxidative stress ,ageing ,[SDE]Environmental Sciences ,Biophysics ,nanoparticles ,Reproductive toxicity ,combustion - Abstract
Cerium dioxide nanomaterials (CeO2 NMs) are widely used in nano-based diesel additives to decrease the emission of toxic compounds, but they have been shown to increase the emission of ultrafine particles as well as the amount of released Ce. The Organization for Economic Cooperation and Development included CeO2 NMs in the priority list of nanomaterials that require urgent evaluation, and the potential hazard of aged CeO2 NM exposure remains unexplored. Herein, human and rat sperm cells were exposed in vitro to a CeO2 NM-based diesel additive (called EnviroxTM), burned at 850 °, C to mimic its release after combustion in a diesel engine. We demonstrated significant DNA damage after in vitro exposure to the lowest tested concentration (1 µ, g·, L&minus, 1) using the alkaline comet assay (ACA). We also showed a significant increase in oxidative stress in human sperm after in vitro exposure to 1 µ, 1 aged CeO2 NMs evaluated by the H2DCF-DA probe. Electron microscopy showed no internalization of aged CeO2 NMs in human sperm but an affinity for the head plasma membrane. The results obtained in this study provide some insight on the complex cellular mechanisms by which aged CeO2 NMs could exert in vitro biological effects on human spermatozoa and generate ROS.
- Published
- 2020
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